2024年11月21日是“世界胰腺癌日”。胰腺癌因其恶性程度高、早期发现困难、治疗效果有限、并发症严重以及病因复杂等特点，被称为“癌中之王”。癌症转移是导致患者预后不佳的主要原因之一，如何快速、精准评估肿瘤转移潜力成为医学界亟待攻克的难题。近日，青岛能源所单细胞中心与青岛大学青岛医学院合作，结合单细胞拉曼光谱与机器学习，推出一种全新的肿瘤转移潜力评估工具——拉曼组指导的肿瘤转移指数（Ramanome-based metastasis index，RMI）。这一方法克服了传统手段耗时、费力且受样本限制的缺点，为预测肿瘤转移潜力和解释转移机制提供了全新解决方案，相关研究成果发表于《微尺度：方法》（Small Methods）。

图1 基于拉曼光谱的RMI可准确评估肿瘤的转移潜力（图/刘阳）

注：RMI乃基于多种膜结构及信号转导相关脂质，如磷脂酰胆碱PC、磷脂酰乙醇胺PE、胆固醇酯CE、神经酰胺CER、双（单酰基甘油）磷酸盐BMP等。

准确评估癌症转移潜力对于治疗实体原发性肿瘤和提高生存率至关重要。长期以来，科学家尝试利用上皮-间质转化（EMT）相关标志物预测肿瘤组织的转移能力，但由于EMT过程的复杂性，单纯依靠简单的EMT标志物难以准确预测。此外，基于循环肿瘤细胞（CTC）或循环肿瘤细胞DNA（ctDNA）等检测的方法，需要大量样本和复杂操作，效率受限。

针对上述瓶颈，青岛大学青岛医学院的张宇星博士、巩芮宁博士、青岛能源所单细胞中心博士生张艳美等组成的联合研究小组，基于拉曼组技术，利用单细胞拉曼光谱免标记、非破坏性、代谢信息丰富、快速、低成本等特点，开发出通过计算RMI来预测癌细胞转移潜力的全新方法。这一技术可快速捕获肿瘤细胞的分子信息，结合机器学习算法实现对不同肿瘤类型的细胞转移能力的高效评估。

研究团队在实验中选择了10种具有不同转移能力的肿瘤细胞系，涵盖胰腺癌、宫颈癌、葡萄膜黑色素瘤等类型，并通过Transwell实验和动物模型验证RMI的有效性。结果显示，体外培养细胞的RMI值与Transwell实验结果呈完全一致（Kendall相关系数为1）；在胰腺导管癌小鼠模型中，原位肿瘤的RMI与肝脏病理学结果高度吻合。这表明RMI不仅适用于体外实验，还可以准确反映体内肿瘤的转移潜力。

研究发现，脂质相关的拉曼峰在RMI计算中的作用尤为显著。通过脂质组学定量分析，团队进一步揭示了肿瘤细胞的转移能力与多种膜结构及信号转导相关脂质（如磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、胆固醇酯、神经酰胺、双（单酰基甘油）磷酸盐等）之间的强相关性，同时也与脂质特定的C=C键个数有一定的相关性。

因此，RMI不但可以准确的评估和预测肿瘤转移能力，还可以为肿瘤转移机制的深入研究提供重要依据。未来，RMI有望在肿瘤诊断、个性化治疗方案制定等领域发挥重要作用，为癌症患者的早期干预和治疗提供新的技术支撑。

该研究成果由青岛大学青岛医学院的任贺教授、青岛能源所单细胞中心的徐健研究员、郑晓姗高级工程师主持完成，得到了山东省博士后创新人才计划、国家自然科学基金、山东省泰山学者计划、山东能源研究院项目等多项资金的大力支持。

原文链接：https://doi.org/10.1002/smtd.202400861

Yuxing Zhang#, Yanmei Zhang#, Ruining Gong#, Xiaolan Liu, Yu Zhang, Luyang Sun, Qingyue Ma, Jia Wang, Ke Lei, Linlin Ren, Chenyang Zhao, Xiaoshan Zheng*, Jian Xu* and He Ren*. Label-free prediction of tumor metastatic potential via ramanome. Small Methods, 2024.